TW563349B - Method for reducing coherent row-wise and column-wise fixed pattern noise in CMOS image sensors - Google Patents
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Description
563349 A7 B7 五、發明説明（ 發明之背景 發明之界定释圚 本發明係論及電子成像技術，以及更明確地說，係論 及一種可改善主動式圖素感測器（APS)成像系統内之列方 向和行方向同調雜訊的影嚮之技術。 相關技藝之說明 自1970年以來，電荷耦合元件（CCD)，業已被被用在 大多數傳統式成像電路中，而作為一可將一圖素之光能轉 換成一此表示此光能之強度的電氣信號之機構。通常，CCD 係利用光閘體將光能轉換成一電荷。一系列之電極，可使 此光閘體處所收集之電荷，轉移至一輸出感測節點。 雖然彼等CCD有許多實力，包括高靈敏度和填充因 數，彼等CCD亦蒙受許多之缺點。彼等亦包括有限之讀出 率和動態範圍限度的缺點中最顯著的是，其以基於CM〇s 之微處理機來整合CCD的困難度。 為克服彼等基於CCD之成像電路的限制，最近開發出 之成像電路，係使用主動式圖素感測器（八!>8)光電元件，而 將圖素之光能，轉換成一電氣信號。就APS光電元件而 言，一傳統式光二極體，典型地係結合若干主動式電晶體， 其除形成一電氣信號外，可執行一些類似放大、讀出控制、 和重置控制等附帶性功能。 一 APS光電元件多少堪稱典範之實施例，係例示在第^ 圖中。此APS光電元件，其中可見係包括一光二極體1〇、 一列選擇電晶體（RST)l卜和一電荷或電流感測放大器12。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
563349 A7 五、發明説明（2 ) 其RST 11係具有：一耦合至一RST輸入信號之閘極丨丨丨、一 搞合至一電源電壓VDDi(汲極/源極）電極112、和一輪合 至其光一極體1〇之陰極1〇1的（源極/沒極）電極113。其光 二極體之陽極102則係接地。此光二極體12之陰極，係耦合 至其放大器12之輸入端121。此圖素光電元件之輸出，將會 在其放大器12之輸出端122出現。一 APS光電元件之運作， 如第1圖中所例示，係為一般技能之技工所充分瞭解，以及 因而為簡潔計，將不在此作解說。 彼等APS光電元件，通常係使ffiCM〇s處理技術來製 造，其可促成每一圖素晶格點處之放大器的積體化，以及 可在此一方式中，消除彼等與原有技術相關聯之匯流排電 容和匯流排電阻等問題。鑒於該等用以製造CM〇s Aps光 電兀件之電晶體，一度占用其圖素相當大之部分，彼等電 晶體之尺寸，如今則小至足以容許光波穿透圖素之相當大 部分。次微米影印石版術之誕生，在刺激Aps成像器之被 採納中，係扮演著一重要之角色。然而，由於Aps之讀出 | 電子電路，仍繼續消耗其圖素光電元件上面一不成比例之 面積，要增加此裝置之靈敏度，將期待有更多之改良，藉 此使APS技術在高性能應用例中具競爭力。 彼等CMOS成像器，基本上係在與cCD相同之方式中 感測光波。此兩技術均係藉由相同之光電轉換程序，將入 射光波（光子）轉換成電荷（電子）。彼等色彩感測器，可使用 該兩技術在相同之方式中來構成：正常係以一彩色濾光 β，塗敷每一個別之圖素。然而，其他運作上之特徵則有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（21〇><297公楚^ —--
訂----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 563349 A7 _B7_ 五、發明説明（3 ) 顯著不同。在APS系統中，電荷包並不會被轉移，彼等係 代以盡可能早地被一些以CMOS電晶體製成之電荷感測放 大器偵測。 CMOS影像技術，係基於光電元件之兩種實施例中的 任何一個：光閘體和光二極體。通常，光二極體感測器比 較敏感，尤其是對藍光，其在每一行圖素之頂部可能會很 重要。該等被動式圖素僅包括一個電晶體，其係用作一電 荷閘，可將圖素之内容，交換至該等電荷放大器。這些“被 動式圖素’’CMOS感測器，在運作上甚類似於彼等類比 DRAM。在主動式CMOS感測器中，放大器係具現在每一 圖素中。每一圖素通常至少包括三個電晶體。誠如或將預 期的，APS光電元件係具有雜訊較低之特性，但其包封密 度則不及被動式圖素CMOS。 由於CMOS APS光電元件，可製作於傳統式CMOS生產 線上，彼等提供了可大幅降低成本之潛力，以及暗示出可 整合其他類似定時邏輯和類比數位轉換（A D C)等功能之能 力。此技術深具前景之利益包括：較低之功率、隨機讀出、 和晶片上ADC與定時功能之實現。此CMOS程序，可容許 在每一晶格點處，積體化一放大器。更重要的是，理論上 APS光電元件，係可利用高級之CMOS積體技術，其可促成 一成像系統或照相機在一晶片上之製作，而非僅是一成像 器爾。 然而，APS技術之採納，一直受阻於APS感測器内天 生較高之雜訊（因讀出結構所致）、較低之量子效益（因較低 6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 563349 、發明說明 之填充因數所致）、和半導體製造在—單一半導體晶粒上面 要合併多重特徵所做之妥協。 此外，APS影像陣列之一有益特徵，可定址能力之方 便性，承擔著—項運作上之副效應。特言之，_傳統式趟 系、、先，基本上係由一成列和行排列之二維陣列的圖素光電 兀件所構成。其陣列中之列，係依序地被定址。但其列向 定址策略，可能會在彼等輸出影像中，導入一列向之同調 雜訊。在其他之體系中，行方向同調雜訊係十分普及。此 雜訊之同調性，會惡化肉眼之感知能力，以及因而使得雜 訊同調，尤其令人生厭。 因此，所希望者係一種APS系統，其可減輕彼等與一 APS陣列之定址相關聯的列方向或行方向同調雜訊之影 嚮。由於圖素結構之考量，逼迫優先考慮保留較大比例 圖素面積給其光感測器（光二極體或光閘體），彼等有利 方法，應屬簡單且不消耗圖素一不成比例之實體區。此外 其方法不應對其形成APS陣列所需要之主動式裝置間的 配之有害效應敏感。 曼Μ之概要 上述和其他之目地、優點、和能力，在本發明之一 徵中，係在一主動式圖素感測器（APS)成像系統中被達成 在一貫施例中，彼等圖素係排列成二維列和行之陣列， 及其中之每一圖素，係包括一耦合至一圖素輸出端之光 極體。特言之，此APS系統用，係包括一可產生一因一 考信號和一成像圖素輸出之結合而成的差分信號之電路 之 之 失 特 以 參
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 563349 A7 五、發明説明（5 ) 此電路係包括多數成像圖素和多數參考信號，與參考行放 大器’而母一行放大器，係具有一轉合至一成像圖素之一 對應輸出端的輸入端。其一成像多工器，係具有多數之輸 入端，每一輸入端係耦合至一成像行放大器之一對應輸出 端。其行輸出信號，係出現在該成像多工器之輸出端處。 該電路亦包括多數之參考圖素，和多數之參考行放大器， 而每一參考行放大器，係具有一耦合一參考圖素或參考信 號之一對應輸出端的輸入端。其一參考信號多工器，係具 有多數耦合至一參考行放大器之一對應輸出端的輸入端。 其參考k號係出現在此參考信號多工器之輸出端，以及係 表示此等參考行放大器之輸出端的一個選擇。 在另一特徵中，一APS系統中之參考圖素電路，係包 括多數之參考圖素光電元件，彼等各係包括一對應之光二 極體。每一多數之參考行放大器，係具有一耦合至一光二 極體之一對應輸入端，以及係具有一對應之輸出端。一參 考多工器之每一輸入端，係耦合至一參考行放大器之一輸 出其參考多工器位址驅動器，係輕合至其參考多工 器，藉以使一參考信號，出現在此多工器之輸出端，以致 此參考^號，為該等行放大器之輸出的一個假隨機選擇。 數 之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 在又一特徵中，一APS系統係包括多數之影像圖素光 電元件和一參考圖素電路。此參考圖素電路，係包括多 之參考圖素光電元件，彼等各係包括：一對應之光二極體 多數之參考行放大器，彼等各具有一耦合至一光二極體 對應輸入端，以及係具有一對應之輸出端；一參考多工
-8 563349 A7 -------— —_Β7_ 五、發明説明（^ ^ 裔，其係具有多數之輸入端，每一輸入端則係耦合至—參 考行放大器之一輸出端；和一參考多工器驅動器，其係耦 合至其參考多工器，而使一參考信號，出現在此多工器之 輪出端，以致此參考信號，為該等行放大器之輸出的一個 假隨機選擇。 本發明亦包括一參考圖素產生器，其係包括多數之參 考圖素光電元件，每一參考圖素光電元件則係包括：一光 二極體；多數之參考行放大器，每一參考行放大器，各具 有一耦合至一對應光二極體之輸入端，以及係具有一輪出 端；和一參考產生器，其係耦合至該等參考行放大器之輪 出端，藉以產生一由一大體上出自該等行放大器之輸出的 一個假隨機選擇所構成之參考信號。在一他型方法中，其 一參考信號，可被一參考圖素所取代。 此外，此獨創性觀念，可被開發成一減輕一主動式圖 素感測器（APS)系統中之列向和行向同調雜訊的影嚮之方 法。此方法係包括⑴產生多數之參考圖素光電元件輸出信 號，或產生一參考信號；（ii)使每一多數之參考圖素光電元 件輸出信號，耦合至多數之參考行放大器之一對應輸出中 的一個輸入端，或使一參考信號，耦合至每一多數參考行 放大器；（iii)使該等參考行放大器之每一對應輸出\耦合 至一多工器之一輸入端；（iv)形成一大體上為該等行放大 器之輸出的一個假隨機選擇之參考信號；以及~)形成一由 該參考信號和彼等成像圖素之行輸出的結合所構成之差分 信號。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 9 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) t. 563349 A7 £7_ 五、發明説明（7 ) — 由一般之透視觀之，本發明係顯現在一包括一圖素陣 列之APS成像裔系統中，其中之每一圖素，除其他外，係 包括一耦合至其對應圖素輸出端之光二極體。此Aps成像 系統顯著之組成分，係存在於一可產生一行輪出信號之機 構中，以及更明確地說，係存在於一可產生一構成一大體 上為該等參考圖素之輸出的隨機樣本或一參考信號之樣本 的參考信號之機構中。在此一方式中，其遍及影像信號之 參考的產生，可不同調地分佈雜訊，因而使雜訊在影像中， 較無異議地被覺知。 逼示之簡單說明 本發明可為本技藝之專業人員，藉由參照所附諸圖， 而有更佳之暸解，及完成多數之目地、特徵、和優點，其 中： 第1圖係一APS光電元件多少堪稱典範之形式的電路 圖； 第2圖係一靜態影像之再現，其中之列向同調雜訊的 影嚮，可輕易地被察覺； 第3 A和3B圖係一些圖素陣列之高階圖，其中之參考圖 素，係佈署為一至差分減輕行信號之組成分，其可減輕某 些類型之雜訊和相關之現象；而 第4圖則係本發明之一實施例的高階圖，其中之許多 參考圖素的輸出，係依序地做選擇，以減輕其列向同調雜 訊之影嚮。 其不同圖内之相同參考符號的使用，係指示相同或 本紙張尺度適财關家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 563349 五、發明説明（8 似之物件，除非另有說明。 良技農鼓明 為王面瞭解本發明，而包括本發明為實行本發明人所 思考出之最佳模態，可參考以下關於上述諸圖之詳細說 明，而包括其所附申請專利範圍。 、誠如上文所宣布，本發明係表示一包括一可減少APS 成像系統内之列方向或行方向同調雜訊的影嚮有關之裝置 (、、友路叹计）和方法。就此點而言，第2圖係提供一樣本靜態 影像，其中存在有同調列向雜訊，以及在其再現影像中可 被見知特a之，第2圖係顯示若干横越此再現影像之寬度 的水平、大體上等距之線條21。第2圖係展示此等列向同調 雜訊對肉眼可被覺知之程度，以及因而係不利的。在下文 詳細說明之一方式中，本發明主要係基於另外遍及一影像 之同調雜訊的分佈。結果，雜訊同調性係無效，以及雜訊 雖仍留存，已使對圖象較少被覺知。其運作主要係基於及 因而可應用至現有之APS系統結構，舉例來說，類似第3 圖之APS系統中所採用之結構。 第3A圖係描述一可形成一導自一行輸出信號和一參 考L號之差分#號的APS系統（行輸出信號可另外被稱作 一影像圖素信號）。第3A圖係一由大量列和行構成之圖素 陣列中的一列之表示圖。此陣列之每一列，係包括若干對 應於此陣列之行數的成像圖素31a、31b、.·····、31η。此等 成像圖素在特性上，係成一均勻之電路配置。亦即，每一 成像圖素，在上文已說明過及例示於第1圖中之大體上相同 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐）
-、\t— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 563349 五 、發明説明（9 ) 的方式中’係包括··一 RST 311、一光二極體312、和一電 流感測放大器313。理應注意的是，雖然此陣列令之每一圖 素光電元件，係展現一與每一其他圖素光電元件相同之電 路设汁，其中可能存在些許在裝置製造程序中之變動所造 成不可避免的某些運作特性（裝置失配）中之差異。每一成 像圖素之輸出，亦即，彼等對應電流感測放大器m 31扑、···.、313n之輸出端處的信號，係耦合至一對應相關 聯之行放大器32心32卜〜、3211。此等行放大器之輸出端， 係個別地輕合至一多工器33之一對應信號輸入端。在彼等 熟悉此技藝者所充分瞭解之方式中，當一影像被掃瞄時， 一行輸出將會被一多工器33之運作選定。此多工器在運作 上，係響應一些施加至此多工器33之位址輸入端331的序列 位址信號。因此，在任-時間點處，其行輸出信號係對應 ^一被定址之成像圖素的輸出。亦即，此（瞬時）成像圖素 k唬，係其（被多工器33)選定之行放大器的輸出。 誠如上文所建議，彼等現有之Aps系統，通常係開發 一差分仏號，其中之一組成分，係其行輸出信號。其另一 成分，基於此說明之目地，可被稱作其參考信號，如第3a 圖所見’典型地係導自-參考圖素35。彼等參考圖素可如 同成像圖素31a、31b、…、3ΐη，被佈置在此陣列之同一列 中，或可停留在別處。若停留在相同之列上，其參考圖素 35’可如同該等成像圖素，在一列方向可定址之方式中被 定址。基於此說明之目地，其參考圖素35，可被瞭解要具 現其如同成像圖素31a、31b、··.、31η之電路設計。更確切 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公楚） 563349 A7 —----—--— B7_ 五、發明説明（i〇y " " —— 地說，其參考圖素35係包括··一謝35卜-光二極體352、 和-電流感測放大器353,而類似地互連至該等成像圖素之 相應兀件的配線。其放大器353之輸出，係耦合至一參考行 放大器36之輪入端。在任一時間點，其參考行放大器之輸 出，將會構成其參考信號，以及形成上述差分信號之另一 成分，而向下游傳遞至其餘之類比信號處理路徑。其參考 ‘號▲差刀地與其行輸出信號（成像圖素信號）相結合 牯，可用來減除其電源或其他來源所致之共模熱雜訊。 一略較以上剛說明過之基本策略（及描述在第3八圖中） 更為複雜之方法，係描述在第3B圖中。第3B圖之配置，係 顯不若干參考圖素，仏、別、…、3允。每一參考圖素， 係在彼等對應之光二極體的陰極處，互連至每一其他泉考 圖素。其電流感測放大器353a、353b、···、353n之輸出端， 係耦合至其行參考放大器36之輸入端。第3B圖之參考圖素 配置，係表示第3A圖之改良版本，因為該等光二極體之互 連，可遍及許多類似之光二極體，有效地“平均”起其與每 一光二極體相關聯之暗電流。結果，該等參考圖素所積分 成之平均暗電流，與其同一列中之成像圖素的平均暗電流 間之差異，將可被降低。 然而，第3 A和3B圖之方法，會經歷相同之不當現象。 亦即，其取樣雜訊會導入其整列相較於其他列之一抵補 值。此抵補值係呈現為一同調列向雜訊，其由於在影像中 呈現之方式，而極易被覺知。本發明在第4圖中所描述之一 實施例，大體上可防止上述APS感測器系統信號處理之傳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）
訂- (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 563349 五、發明説明（η ) 統方法相關聯的有害影嚮。 在一大體上與前文所述雷同之方式中，此APS系統之 每一列，係包括多數之影像圖素。每一此等成像圖素之輸 出& ’在彼等對應之電流感測放大器313a、313b、…、313n 的輸出處’係搞合至一相關聯之行放大器32a、32b、...、 32η。此等行放大器之一對應輸出，係施加至一類比成像多 工器33之輸入端，以致此多工器33之輸出，可在一給定之 時間點，構成其APS系統之行輸出。 然而，誠如上文所建議，一降低同調列向和行向雜訊 之方式中的性能改善，可在一可產生一特定有利之參考信 號的 > 考圖素配置中被具現。誠如第4圖中可見，其用以合 成財考信號之電子電路，係包括大量參考圖素，彼等^ 貝％例中，係以逐列為基礎而被致能。在第4圖中所描述 之實施例中，該等參考圖素，係在彼等對應之光二極體的 陰極處做互連。亦即，其參考圖素％之陰極，係連接至 其參考圖素RPr，2之陰極，以及自此至每一其餘之參考圖素 RIVn的陰極（雖然第4圖中係明白顯示三個參考圖素，理應 瞭解的是，本發明並不受限於_特定數目之參考圖素）。在^ 一他型實施例（未顯示在諸圖中）中，該等光二極體陰極， 並不需要做電氣連接。 每-參考圖素之輸出端，在彼等對應相關聯之 測放大器353a、353b、··、353n之於4^山老 乃311之輸出端處，係耦合至一 二大器之輪入端。亦即，其RPr，輪出端，係麵合 /、>考仃放大器36a之輸入端，其參考圖素叫2之輸出 本紙張尺度適用標準⑽)A4規格⑵。公釐)
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發明説明 端’係搞合至其參考行放大器36b之輸入端，以及其參考圖 素RPr，n之輸出端，係耦合至其參考行放大器36n之輸入端。 每一參考圖素，係備有一相互關聯之個別參考行放大 器。此專行放大|§之輸出端’係輕合至一類比參考多工 37之一對應輸入端。在一目前要描述之方式中，其一位址 產生器38，係耦合至該類比參考多工器，以及響應此位址 產生器所施加之位址序列，該類比參考多工器，可依序選 擇其輸入端處之一信號，使傳遞至上述參考多工器之輸出 端。以此一方式中，上述之參考信號，亦即，上述多工器 之輸出端處的信號，係在其位址產生器38之控制下，產生 自該等參考圖素之輸出的序列選擇。其位址產生器38， 採取多種形式，以及可具現成硬體、軟體、韌體，或以 所述之組合，但本發明之一顯著特徵固有的觀念在於， 定址產生器38，係產生一位址序列，以使該參考信號， 該等至其參考多工器37之輸入端處的信號構成一假隨機> 擇。此等輸入信號，當然係對應於該等參考圖素之一對應 輸出。 本發明係思考所有之方法，包括硬體、軟體、細體或 其他之具現體，而根據何種位址產生器38，要運作遞送一 假隨機位址序列至其多工器37之位址輸入處。此等方法 特定實例的種類，僅受限於本技藝之專業人員的專業 識。以下對假隨機位址產生之方法，和因而之參考圖素 擇，係提供教學之目地，以及不當被視為有盡舉或決定 可 上其在 選 之 知 選 性 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、一吓— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董） 563349 A7 ________B7_ 五、發明説明（13 ) 其位址產生器38，可被具現成一假隨機位元流產生器 之形式。眾所周知的是，此種產生器可由本技藝之專業人 員’使用傳統式市售數位邏輯電路組件，來加以構成。彼 等假隨機產生器，典型地需要一種源值，以及在一變體中， 此種源值可為或可導自其最近存取之圖素的位址之最低有 效位元（LSB)。 就此點而言，其最近存取之圖素，本身可運作為其來 考仏號產生器有關之“隨機化器’’。其係該位址之Lsb，將 施加至其多工器之位址輸入端。就一修飾體而言，其lsb 可做排列組合，或經由一些組合邏輯區塊、一查表、或一 ROM，而經歷若干邏輯變換。此技術一般係建議，當應用 至工作中影像時，將可適當地“隨機化，，其參考信號，當應 用至暗淡之影像，或一些無多少内容之影像時，可能會因 降低之隨機化而不夠最佳化。 然而，就一他型方法而言，其參考信號，可僅藉由定 序橫越該等行參考放大器之輸出而被合成。在此一情況 中，其定址組件係退化成一簡單之計數器，舉例而言，雖 ^其參考圖素選擇中之隨機光閘被犧牲，此效應可藉由包 括大1參考圖素而加以防止。亦即，彼等參考圖素選擇中 天生之周期性，會因參考圖素之數目的增加，而變得較不 明顯。此外，由於某些與參考行放大器之選擇相關之取樣 雜訊，並不具逐列關聯之特性，此技術可證實較預期更有 效。然而，就該等參考行放大器間存在著失配之程度而言， 某種程度固定樣式之雜訊可能會產生。 本紙張尺度樹(21〇χ297_--—- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ· 五、發明説明（14 ) 為要具體化上述增強型APS系統之效用，可實施一軟 體來模擬。此種模擬或模型化亦具有之教育性在於，其^ 有可能產生-些可告知在具現本發明中所遭遇若干設計決 斷之合意性的定量上和定性上之評估的實驗資訊。通常， 其模擬在進行上，可藉由注入一預定程度而呈列向相關之 取樣雜訊。 其顯著之設計決斷，係涉及到彼等要合併進其參考作 號產生器内之參考行放大器的數目和其位址產生器之㈣ 特性。其模擬暗示，要提供顯著之改善，將需要超過四⑷ 個參考行放大器。其模擬亦暗示，納入十六⑽個參考行 放大器’將可有效地抑制上述之同調列向雜訊。相對於多 工器位址之產生，該模擬結果可指示，其參考行選擇要令 人滿意，係基於⑴事先選定之圖素位址模數_參考圖素數 目，或（11)使用一軟體演算法或硬體具現體的假隨機數之產 生。 其基於一使用事先選定之圖素的LSB之策略，或基於 簡單順序選擇的參考行放大器選擇，兩者均係合適，以及 係表示一優於彼等已知技術之實質改善。然而，此兩方法 可被預期需要相當數目之參考行，以便隨機分佈其雜訊， 彼等之效用，可能要仰賴於其所遭遇影像之特性。 、因此，雖然本發明之特定實施例，業已加以顯示及描 述，本技藝之專業人員將可理解，在不違離本發明和其廣 W之特徵下，係可完成進一步之變更形式和修飾體，以及 因而其所附申請專利範圍，係為在其界定範圍内，涵蓋 563349
五、發明説明（is ) 有此等變更形式和修飾體，而使在本發明之真實精神與界 定範圍内。 特言之，由上文理應瞭解的是，雖然所描述係一有關 成像圖素和參考圖素兩者之特定電路配置，本發明並不局 限於該配置，以及圖素光電元件設計為數甚多之變更形 式，可被用在本發明之範圍内。本發明之訴求是，多數之 參考圖素光電元件的輸出或信號，係以某種程度之隨機性 依序地做選擇，藉以分佈其否則會遍及一影像之同調雜 訊。而就此點而言，彼等參考圖素之選擇，應很顯然不需 要精確地在數學上為隨機的。全部需要的，是其參考圖素 選擇之某種程度的隨機性，其在與參考圖素輸出之數目一 起被考慮時，可使雜訊之分佈“隨機化，，，其方式可使該雜 訊對肉眼較不易被覺知。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 18 -- 563349 A7 B7 五、發明説明（l6 ) 元件標號對照 10…光二極體 31a-31n…成像圖素 101…陰極 32a-32n…行放大器 102…陽極 33…類比成像多工器 11…列選擇電晶體（RST) 331…位址輸入端 111…閘極 35···參考圖素 112···(汲極/源極)電極 35a-35n…參考圖素 113···(源極/汲極)電極 351---RST 12…電荷或電流感測放大器 352…光二極體 121…輸入端 353…電流感測放大器 122…輸出端 353a-353n…電流感測放大器 21…線條 353a-353n…電荷感測放大器 311…RST(列選擇電晶體） 36…參考行放大器 312···光二極體 36a-36n…參考行放大器 313···電流感測放大器 37…類比參考多工器 313a-313n···電流感測放大器 38…位址產生器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 19
Claims (1)
- 563349 、申請專利範圍 1· -種用以產生供與類比信號路徑耦接用之差分信號的 電路’該電路係位於-包含―μ與㈣置的像素陣列 之主動式像素感測器（APS)成像系統内，其中每—像素 包括ϋ素輸出_之光二極體，該差分信號大致 上係以-參考信號與-行輸出之—結合組成，該電路包 括： 多數之成像圖素； 多數之成像行放大器，彼等各具有__合至_成像 圖素之一對應輸出端的輸入端； 成像多工裔，其係具有多數之輸入端，每一輸入 端係搞合至-成像行放大器之—對應輸出端，其中之行 輸出係出現在此成像多工器之輸出端處； 多數之參考圖素； 多數之參考行放大^每-參考行放大器，係具有 一輕合一參考圖素之一對應輸出端的輸入端；和 一參考信號多工器，其係具有多數耦合至一參考行 放大器之一對應輸出端的輸入端，其中之參考信號，Ζ 出現在此參考信號多^之輸出端，以及係表示此等參 考 <亍放大裔之輸出端的一個選擇。 2.如申請專利範圍第旧之電路，其進一步包括_參考信 號多工器驅動器，其係耦合至其參考信號多工器，藉^ 使-參考信號，出現在此參考信號多工器之輸出端處。 3·如申請專利範圍第2項之電路，其中之參考信號多工 器，在運作上大體上係自該等參考行放大器之輪二工 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐）訂- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ：>W349隨機選擇上述之參考信號。 申明專利範圍第3項之電路，其中之參考信號多工 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :，係施加一參考信號多工器位址，至其參考信號多工 器之一位址輸入端。 5.如申請專利範圍第4項之電路，其中之參考信號多工器 位址，大體上係一隨機數。 6·如申請專利範圍第5項之電路，其中之參考信號多工器 驅動器，係包括一假隨機數產生器。 申巧專利範圍苐6項之電路，其中之假隨機數產生器 有關的種源值，基本上係由其先前定址之圖素的最低有 效位元所構成。 訂— 8·如申請專利範圍第5項之電路，其中之參考信號多工器 位址，係其先前定，址之圖素的最低有效位元之排列組合 值。 9·如申凊專利範圍第5項之電路，其中之參考信號多工器 位址，係其先前定址之圖素的最低有效位元之邏輯變換 值。 10· —種參考圖素電路，其係位於一主動式圖素感測器 (APS)系統中，該參考圖素電路包含： 多數之參考圖素光電元件，彼等各係包括一對應之 光二極體； 多數之參考行放大器，彼等各係具有一耦合至一光二極 體之對應輸入端，以及係具有一對應之輸出端； 一參考多工器，其係具有多數之輸入端，每一輪入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） ‘申請專利範圍 端係耦合至一參考行放大器之一輸出端；和 一參考多工器驅動器，其係耦合至其參考多工哭， :使-參考信號出現在此多工器之輸出端:而使此:考 號為其行放大器之輸出的一個假隨機選擇。 u·如申請專利範圍第1()項之參考圖素電路其中之光二極 體係做相互連接。 12.如申請專利範圍第1〇項之參考圖素電路，其中之參考多 工器驅動II，係施加—位址至其參考多I器，此位址大 體上係一隨機數。 13·如申請專利範圍第12項之參考圖素電路，其中之參考多 工器驅動器，係一假隨機數產生器。 14·如申請專利範圍第13項之參考圖素電路，其中之種源 值’基本上係由其先前定址之圖素的最低有效位元所構 成。 15. 如申請專利範圍第12項之參考圖素電路，其中施加至其 參考多工器之位址，係其先前定址之圖素的最低有效位 元之排列組合值。 16. 如申請專利範圍第12項之參考圖素電路，其中施加至其 參考多工器之位址，係其先前定址之圖素的最低有效位 元之邏輯變換值。 i7· —種主動式圖素感測器（APS)系統，其係包括： 多數之成像圖素光電元件；和 一參考圖素電路，此參考圖素電路係包括： 多數之參考圖素光電元件’彼等各係包括一對應之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) 22 六 申請專利範光一'極體； 多數之參考行放大器，彼等各係具有一耦合至一光 二極體之對應輸入端，以及具有一對應之輸出端； 山^一參考多工器，其係具有多數之輸入端，每一輸入 端係耦合至一參考行放大器之一輪出端；和 一參考多工器驅動器，其係耦合至其參考多工器， :使一參考信號出現在此多工器之輸出端，而使此參考 信號，為其行放大器之輸出的一個假隨機選擇。 如申明專利範圍第17項之APS系統，其中之參考圖素電 路，係包括至少四個參考圖素光電元件。 如申明專利範圍第17項之APS系統，其中之光二極體係 相互連接。 2〇.如申請專利範圍第19項之Aps系統，其中之參考圖素電 路，係包括至少四個圖素光電元件。 21·—種參考信號產生器，其係與一 Aps感測器系統有關， 該參考信號產生器包括·· 多數之參考圖素光電元件，每一參考圖素光電元 件’係包括一光二極體； 多數之參考行放大器，每一參考行放大器，係具有 一耦合至一對應之光二極體的輸入端，以及係具有一輸 出端；和 一參考信號產生器，其係耦合至其參考行放大器之 輸出端’藉以產生一由一出自其參考行放大器之輸出的 大體上隨機選擇所構成之參考信號。 ^63349 A8 B8 ___ C8 ^--———D8____ …中請專鄕® ~^ 22. 如申請專利範圍第21項之參考信號產生器，其中之參考 信號產生器係包括： 夕工器，其係具有多數之輸入，彼等各係輕合至 一參考行放大器之輪出端，和 一位址驅動器，其係耦合至其多工器，可使此多工 器自其參考行放大器之輸出選擇一輸出，此選定之輪 出’係對應於該參考信號。 23. 如申請專利範圍第22項之參考信號產生器，其中之位址 驅動器，可提供一位址給其多工器，此位址大體上係一 隨機數。 μ 24. 如申請專利範圍第23項之參考信號產生器，其中之位 址，基本上係由其先前定址之圖素的最低有效位元所構 成。 25·如申請專利範圍第23項之參考信號產生器，其中之位 址’基本上係其先前定址之圖素的最低有效位元之排列 組合值。 26·如申請專利範圍第23項之參考信號產生器，其中之位 址，基本上係其先前定址之圖素的最低有效位元之邏輯 變換值。 27·—種可減輕一主動式圖素感測器（Aps)系統 訊的影嚮之方法，此方法係包括： 门麟 產生多數之參考圖素光電元件輸出信號； 使每一多數參考圖素光電元件輸出信號，耦合至其 多數參考行放大器中之一的一個輸入端； ^紙張尺度適用中國國家標準（Ο®) A4規格⑵〇χ297公爱)"""- ' -24 -.許丨 C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 563349 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 使每一參考行放大器之對應輸出端，耦合至一參考 多工器之一輸入端； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 形成一大體上為該等參考行放大器之輸出的隨機 選擇之參考信號；以及 形成一由此參考信號和影像圖素之行輸出之組合 所構成的差分輸出。 28.如申請專利範圍第27項之一種可減輕一八以系統中的 同調雜訊之影嚮的方法，其中之參考信號，在形成上係 藉由依序施加若干位址至其參考多工器，此等位址基本 上係由一些大體上隨機之數目所構成。 •、訂| 29·如申請專利範圍第27項之一種可減輕一 aps系統中的 同調雜訊之影嚮的方法，其中之位址，基本上係由其最 近定址之圖素的位址之最低有效位元所構成。 30.如申请專利範圍第27項之一種可減輕一 Ap|§系統中的 同調雜訊之影嚮的方法，其中之位址，基本上係由一可 接受其最近定址之圖素的位址之最低有效位元作為一 種源值的假隨機數產生器所產生。 31·如申請專利範圍第27項之一種可減輕一八以系統中的 同調雜訊之影嚮的方法，其中之位址，基本上係由其最 近疋址之圖素的位址之最低有效位元的排列組合值所 構成。 32.如申請專利範圍第27項之一種可減輕一八1>8系統中的 同調雜訊之影嚮的方法，其中之位址，基本上係由其最 近定址之圖素的位址之最低有效位元的邏輯變換值所563349 A8 B8 C8 ^^^一 _D8 —___ 六、申請專利範圍 構成。 3 ·種主動式圖素感測器（APS)成像系統，其係包括一圖 素陣列，每一圖素復包括一耦合至其對應之圖素輸出端 的光一極體，此AP S成像系統係包括： 一用以產生一行輸出信號之器具；和 一用以產生一構成多數參考圖素之輸出的大體上 隨機取樣之參考信號的器具。 34·如申請專利範圍第33項之Aps成像系統，其中之產生一 參考信號的器具係包括： 一參考仏號多工器，其係具有一些搞合至多數參考 圖素之對應輸出端的輸入端，此參考多工器，可在一輸 出端提供一參考信號；和 一多工器驅動器，其係輕合至其參考信號多工器， 可響應此多工器驅動器施加至其參考信號多工器之一 位址，決定其在該多工器之輸出處出現之參考信號。 35·如申請專利範圍第34項之APS成像系統，其中之多工器 驅動器在運作上，可使一大體上隨機之二進制數搞合至 其參考信號多工器。 36·如申請專利範圍第34項之Aps成像系統，其中之多工器 驅動器在運作上，可自其最近定址之圖素的最低有效位 元’制定出一位址。 37·如申請專利範圍第36項之aps成像系統，其中之多工器 驅動器在運作上，可藉由排列組合其最近定址之圖素的 最低有效位元，而制定出一位址。 ---------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公爱）•、可丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,t, 563349 A8 B8 C8 _____ D8 六、申請專利範圍 38. 如申請專利範圍第36項之Aps成像系統，其中之多工器 驅動器在運作上，可藉由邏輯變換其最近定址之圖素的 最低有效位元，而制定出一位址。 39. -種可設計出_主動式圖素感測器（Aps)成像系統的方 法，該系統係包括一排列成列和行之陣列而使每一圖素 包括一耦合至一圖素輸出端之光二極體，以及係包括一 可產生一差分信號的電路，該差分信號，基本上係包括 一參考仏號和一行輸出之組合，該電路係包括·· (i) 多數之成像圖素； 00多數之成像行放大器，彼等各具有一耦合至一成 像圖素之一對應輸出端的輸入端； (⑴）一成像多工器，其係具有多數之輸入端，每一輸 入端係耦合至一成像行放大器之一對應輪出 端，其中之行輸出，係出現在此成像多工器之輪 出端處； (iv)多數之參考圖素； (V)多數之參考行放大器，每一參考行放大器，係具 有一耦合至一參考圖素之一對應輸出端的輪入 端； (vi) 一參考信號多工器，其係具有多數輸入端，彼等 各係耦合至一參考行放大器之一對應輸出端，其 中之參考k號，係出現在此參考信號多工器之輪 出端，以及係表示此等參考行放大器之輸出端的 一個選擇；和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）訂丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 563349 六、申請專利範圍 ⑽）-位址驅動器，其係耗合至其參考信號多工器， 可使此參考^號多工器，選擇一來自該等參考行 放大器之-輸出端的輸出，而使其選定之輸出， 對應於該參考信號，此方法係包括： 使一影像被產生； 將取樣雜訊注入此影像内； 建立一第一預定數目之參考行放大器；以及 依據一第一預定之定址演算法，將一些位址 施加至其參考信號多工器。 彼如申請專利範圍第39項之方法，其中進一步包括： 依據一第二財之定址演算法，將-些位址施加至 其參考信號多工器。 41. 如申請專利範圍第39項之方法，其中進一步包括： 建立一第二預定數目之參考行放大器。 42. 如申請專利範圍第41項之方法，其中進一步包括： 依據-第二狀之定址演算法，將_些位址施加至 其參考信號多工器。 43. -種用以產生供與類比信號路彳_接用之差分信號的 電路’該電路係位於-包含1列與行排置的像素陣列 之主動式像素感測器（APS)成像系統内，其中每一像素 包括-與-像素輸出_之光二極體，該差分信號大致 上係以-參考信號與—行輸出之_結合組成該電路包 括： 多數之成像圖素； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公^ 563349 、申請專利範圍 一成像多工器，其係具有多數之輸入端，每一輪入 端係耦合至一成像圖素之一對應輸出端，其中被選定成 像圖素輸出之序列，係出現在此成像多工器之輪出端 處，而形成其成像圖素信號； 多數之參考圖素；和 一參考信號多工器，其係具有多數之輸入端，每— 參考信號多工器輪入端，係耦合至一參考圖素之一對應 輸出端，其中之參考信號，係出現在此參考信號多工界 之輪出端’以及係表示此等參考圖素之輪出2=固二 擇。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）
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|---|---|---|---|
| GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent | ||
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |